WO2008026477A1 - Method and device for estimating soc value of secondary battery and degradation judging method and device - Google Patents

Method and device for estimating soc value of secondary battery and degradation judging method and device Download PDF

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Abstract

An SOC estimating method for estimating a SOC value of a secondary battery includes: a step of continuously accumulating the charge/discharge current of the secondary battery to obtain a first accumulation value and adding the result obtained by dividing the first accumulation value by the capacity value of the secondary battery acquired by referencing a table, to the SOC initial value so as to continuously calculate a first SOC value; a step of obtaining a second SOC value according to the terminal voltage of the secondary battery at the timing of switching between charge and discharge; and a step of obtaining a current second capacity value of the secondary battery according to the difference between the second SOC value obtained in the past and the second SOC value obtained this time and the charge/discharge current accumulation value in the time interval corresponding to the difference so as to update the capacity value in the table with the second capacity value.

Description

明 細 書  Specification
二次電池の SOC値を推定する方法及び装置並びに劣化判定方法及び 装置  Method and apparatus for estimating SOC value of secondary battery, and degradation determination method and apparatus
技術分野  Technical field
[0001] 本発明は、リチウムイオン二次電池に代表される各種の二次電池の soc値を推定 する方法および装置と、そのような二次電池の劣化を判定する方法及び装置に関す  The present invention relates to a method and apparatus for estimating the soc value of various secondary batteries represented by lithium ion secondary batteries, and a method and apparatus for determining the deterioration of such secondary batteries.
背景技術 Background art
[0002] 近年、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池などの二次電池が、電力用途と して、例えばノ、イブリツド自動車における電動機駆動の電源などとして用いられるよう になってきている。ハイブリッド自動車などでの用途では、二次電池に現在貯えられ てレ、る充電量とその二次電池の容量すなわちバッテリ容量との比である SOC (残存 容量: State of Charge)を随時算出し、算出された SOC値に基づき、車両におけ る駆動モータの制御や、二次電池の充放電の制御を行っている。具体的には、例え ば SOCが 20%以下となった場合には、エンジンを始動して発電機によって発電し、 その電力によって二次電池を充電するような制御を行い、例えば SOCが 80%以上と なった場合には、二次電池がそれ以上充電されないようにする制御を行っている。  [0002] In recent years, secondary batteries such as lithium ion secondary batteries and nickel metal hydride batteries have come to be used as power sources for driving motors in, for example, hybrid vehicles such as batteries. In applications such as hybrid vehicles, SOC (State of Charge), which is the ratio between the amount of charge currently stored in the secondary battery and the capacity of the secondary battery, that is, the battery capacity, is calculated as needed. Based on the calculated SOC value, it controls the drive motor in the vehicle and the charge / discharge of the secondary battery. Specifically, for example, when the SOC becomes 20% or less, the engine is started, the generator is used to generate power, and the secondary battery is charged with the power. For example, the SOC is 80%. In such a case, control is performed so that the secondary battery is not charged any further.
[0003] SOCは、二次電池内に充電されている利用可能なエネルギー量をパーセントで示 しているものであり、初期の SOCの値 SOC が既知であれば、二次電池の充放電  [0003] The SOC indicates the amount of available energy charged in the secondary battery as a percentage. If the initial SOC value SOC is known, the charge / discharge of the secondary battery is performed.
init  init
電流 Iを監視し、電流積算を行うことによって、式(1)に示すように、 SOCを求めること 力できる。 SOCの初期値としては、例えば、充電状態が 0%もしくは 100%であること を示す値が用いられる。  By monitoring the current I and integrating the current, the SOC can be calculated as shown in Equation (1). As the initial value of SOC, for example, a value indicating that the state of charge is 0% or 100% is used.
[0004] 國 f Idt  [0004] Country f Idt
soc = SOCinit + 100 [%] ( 1 ) ここで Qは、二次電池の容量であり、一般的には [Ah]を単位として表わされる。駆動 モータの制御ゃ充放電の制御には、通常、マイクロプロセッサなどが使用されるので 、実際には、微小な時間間隔 A t [秒]ごとに充放電電流 I[A]を計測することとして、 式(1)の代わりに、デジタル演算により適した式(1A)に基づいて、 SOC値が算出さ れる。車両用途の場合、 A tは、例えば、数十ミリ秒から数秒の範囲内で設定される。 soc = SOC init + 100 [%] (1) where Q is the capacity of the secondary battery and is generally expressed in units of [Ah]. Usually, a microprocessor is used to control the drive motor and charge / discharge. Actually, the charge / discharge current I [A] is measured every minute time interval A t [second]. Instead of the formula (1), the formula (1A) suitable for digital calculation is used. The SOC value is calculated. In the case of a vehicle application, At is set within a range of several tens of milliseconds to several seconds, for example.
[0005] [数 2] [0005] [Equation 2]
Y lAt Y lAt
SOC = SOCinit + ~~ ^ X 100 [%] ( 1 A) SOC = SOC init + ~~ ^ X 100 [%] (1 A)
β [Ah] X 3600 式(1)を用いるにせよ、式(1A)を用いるにせよ、電流積算による SOC値の算出に は、初期の SOCの値 SOC が分かっている必要があり、そのため、一般の二次電池  β [Ah] X 3600 Regardless of using equation (1) or equation (1A), to calculate the SOC value by current integration, it is necessary to know the initial SOC value SOC. General secondary battery
init  init
の場合には、 SOCが 100%である満充電状態から、あるいは SOCが 0%であるゼロ 充電状態から出発した電流積算を行った場合にのみ、現時点での SOC値を求める こと力 Sでさる。  In this case, the current SOC value can be obtained only when the current integration starting from the fully charged state where the SOC is 100% or the zero state where the SOC is 0% is performed. .
[0006] リチウムイオン二次電池に代表されるある種の二次電池では、充電状態すなわち S OC値に応じてバッテリ端子電圧が変化することが知られており、 SOC値に対するバ ッテリ端子電圧の関係を表わす特性曲線を予め求めておくことができる。ここでのバ ッテリ端子電圧とは、バッテリの開放電圧のことである。したがって、この種の二次電 池では、バッテリの使用開始前に、バッテリ端子間の開放電圧が十分に平衡に達し た時点でその開放電圧を求め、その求めた値から上述の特性曲線によってその時点 での SOC値を推定することができ、その SOC値を式(1)または式(1A)における初 期値 SOC とすること力 sできる。二次電池がリチウムイオン二次電池などであれば、  [0006] It is known that the battery terminal voltage varies depending on the state of charge, that is, the SOC value in a certain type of secondary battery represented by a lithium ion secondary battery. A characteristic curve representing the relationship can be obtained in advance. The battery terminal voltage here is the open circuit voltage of the battery. Therefore, in this type of secondary battery, the open-circuit voltage is obtained when the open-circuit voltage between the battery terminals reaches a sufficient equilibrium before the battery is started to be used. The SOC value at the time can be estimated, and the SOC value can be used as the initial value SOC in Equation (1) or Equation (1A). If the secondary battery is a lithium ion secondary battery,
mit  mit
ゼロ充電状態あるいは満充電状態以外の状態からであっても、電流積算による SOC 値の算出を行うことができることになる。図 1は、リチウムイオン二次電池における開放 電圧と SOCとの関係を例示するものである。図中、 V はゼロ充電状態における開  Even from a state other than the zero charge state or the full charge state, the SOC value can be calculated by integrating the current. Figure 1 illustrates the relationship between the open circuit voltage and SOC in a lithium ion secondary battery. In the figure, V is open in the zero charge state.
0%  0%
放電圧を示し、 V は満充電状態での開放電圧を示している。  Indicates the discharge voltage, and V indicates the open circuit voltage when fully charged.
100%  100%
[0007] なお、場合によっては、バッテリ容量に対する放電容量の比である DOD (放電深度 ; Depth of Discharge)値を用いて制御を行う場合もある力 いわゆる不可逆容量 を無視すれば  [0007] In some cases, control may be performed using a DOD (Depth of Discharge) value, which is a ratio of the discharge capacity to the battery capacity. If so-called irreversible capacity is ignored.
DOD[%] = 100- SOC [%] (2)  DOD [%] = 100- SOC [%] (2)
の関係があるから、 DOD値も上述と同様にして算出することができる。 [0008] ところで、電流積算によって時々刻々の SOC値を求める場合、積算時の誤差が累 積するので、長い時間にわたって SOC値を求め続けることは難しい。一方、バッテリ の開放電圧によって SOC値を推定する方法では、原理的には、充放電電流がゼロ の状態での端子電圧(すなわち開放電圧)を用いるべきものであるので、電池が使用 されて充放電が行われて!/、る期間にお!/、ては、 SOC値を推定することができな!/、。 Therefore, the DOD value can be calculated in the same manner as described above. [0008] By the way, when obtaining the SOC value from time to time by current integration, errors during integration accumulate, so it is difficult to continue to obtain the SOC value over a long period of time. On the other hand, in the method of estimating the SOC value based on the open circuit voltage of the battery, in principle, the terminal voltage (that is, the open circuit voltage) when the charge / discharge current is zero should be used. During the discharge period! /, The SOC value cannot be estimated! /.
[0009] 日本国特許公開:特開 2001— 303627号公報(特許文献 1)は、充放電電流が流 れている状態においてもバッテリの端子電圧から SOC値を推定できるように、計測さ れた端子電圧に対し、バッテリ内の分極電圧 Vと、ノ ッテリの内部抵抗 Rを充放電電 流 Iが流れることによる I X Rで表される電圧降下とを補正し、補正された端子電圧に 基づいて SOC値を推定することを開示している。さらに、そのようにして得られた SO C値についての 2つの推定値の差とその間に流れた電流量とに応じて電池容量を推 定することを開示している。し力もながら、電池の内部抵抗値 Rは、電池温度や電池 の劣化の度合いによって大きく変化するから、特開 2001— 302627号公報に記載 の方法では、温度や劣化の度合いを正確に知ることができなければ、 SOCを精度よ く推定することはできず、したがって、電池容量も正確に推定することはできない。図 2は、リチウムイオン二次電池における内部抵抗値と温度との関係を模式的に示した グラフであり、ここでは、内部抵抗値として放電抵抗を用いている。図 2は、劣化によ つて内部抵抗が全体的に大きくなることを示している。 [0009] Japanese Patent Publication: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-303627 (Patent Document 1) was measured so that the SOC value can be estimated from the battery terminal voltage even when a charge / discharge current is flowing. For the terminal voltage, the polarization voltage V in the battery and the voltage drop represented by IXR due to the charging / discharging current I flowing through the internal resistance R of the battery are corrected, and SOC is corrected based on the corrected terminal voltage. It is disclosed to estimate the value. Furthermore, it discloses that the battery capacity is estimated according to the difference between the two estimated values of the SOC value thus obtained and the amount of current flowing between them. However, since the internal resistance value R of the battery greatly varies depending on the battery temperature and the degree of deterioration of the battery, the method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-302627 can accurately know the temperature and the degree of deterioration. If not, the SOC cannot be estimated accurately, and therefore the battery capacity cannot be estimated accurately. Fig. 2 is a graph schematically showing the relationship between the internal resistance value and temperature in a lithium ion secondary battery. Here, discharge resistance is used as the internal resistance value. Figure 2 shows that internal resistance increases overall due to degradation.
[0010] また、本発明の譲受人は、ハイブリッド自動車などの用途では、二次電池に対する 充電と放電とが頻繁に切り替わり、その切り替わるタイミングでは充放電電流がゼロと なることに着目し、電流積算による SOC値の算出を常時実行しながら、充電と放電と が切り替わるタイミングで二次電池の端子電圧を測定し、その測定結果に基づく so[0010] In addition, the assignee of the present invention pays attention to the fact that in applications such as hybrid vehicles, charging and discharging of the secondary battery are frequently switched, and the charging / discharging current becomes zero at the switching timing. Measure the rechargeable battery terminal voltage at the timing of switching between charging and discharging while constantly calculating the SOC value using
Cの推定値を用いて、電流積算による SOC値算出の際に用いる初期値 SOC を更 新することを提案してレ、る (日本国特許公開:特開 2004— 245673号公報(特許文 献 2) )。この方法によれば、充電と放電とが切り替わるタイミングごとに初期値 SOC が更新されるので、その時点で電流積算の累積誤差がクリアされ、その結果、常に、 正確な SOC値を求めることが可能となる。 It is proposed to use the estimated value of C to update the initial value SOC used when calculating the SOC value by current integration (Japanese Patent Publication: JP-A-2004-245673 (Patent Document)). 2)). According to this method, the initial value SOC is updated at each timing of switching between charging and discharging, so the accumulated error of current integration is cleared at that point, and as a result, it is possible to always obtain an accurate SOC value. It becomes.
[0011] ところで、式(1)あるいは式(1A)から明らかなように、 SOC値は、電池容量 Qに依 存するが、電池容量 Qは、電池の温度や、電池の劣化の度合い、さらに、充放電電 流のレートによっても変化する。そのため、電流積算によって SOC値を正確に推定 するためには、電流積算の際に用いる初期値 SOC が正確であることとともに、電池 [0011] By the way, as is clear from Equation (1) or Equation (1A), the SOC value depends on the battery capacity Q. However, the battery capacity Q varies depending on the battery temperature, the degree of deterioration of the battery, and the charge / discharge current rate. Therefore, in order to accurately estimate the SOC value by current integration, the initial value SOC used for current integration is accurate, and the battery
init  init
容量 Qの変化も考慮しなければならないことになる。特に車載用の二次電池では、そ の使用環境の特性から、充放電電流値を積算し続けて!/、る間にも電池の温度ゃ充 放電電流レートが大きく変化することがあり、そのような変化があった場合には、その 電流の積算を行っている最中であっても、その変化があった時点から、積算に用いる 電池容量 Qの値を正し!、値とすべきである。  The change in capacity Q must also be taken into account. Especially for in-vehicle secondary batteries, due to the characteristics of their usage environment, the charge / discharge current rate may change greatly even during continuous charging / discharging current values! If there is such a change, correct the value of the battery capacity Q used for integration from the time of the change even when the current is being integrated! It is.
[0012] 現時点での電池容量 Qを求めることができれば、電池容量変化における電池温度 ゃ充放電電流レートの寄与分を除去することによって、劣化に起因する電池容量の 変化量を求めることができ、電池自体の劣化の度合いをも推定することが可能になる [0012] If the battery capacity Q at the present time can be obtained, the amount of change in battery capacity due to deterioration can be obtained by removing the contribution of the battery temperature and the charge / discharge current rate in the battery capacity change, It is also possible to estimate the degree of deterioration of the battery itself
[0013] 劣化に伴う電池容量の低下は、温度ゃ充放電電流、充放電時間、充放電電圧に つ!/、ての予め設定された条件で評価対象の電池に対して充放電を行うこと、すなわ ちいわゆる容量測定モードでの充放電を実行することによって、評価されていた。し 力、しながら、二次電池が車両に搭載されてランダムに充放電が繰り返される環境下で は、その二次電池に対し、容量測定モードでの充放電を実行することは困難であり、 車両搭載状態の二次電池の電池容量を計測することは難しかった。 [0013] The decrease in battery capacity due to deterioration is caused by charging / discharging the battery to be evaluated under the preset conditions of temperature / charge / discharge current, charge / discharge time, and charge / discharge voltage. In other words, it was evaluated by performing charge and discharge in a so-called capacity measurement mode. However, in an environment where a secondary battery is mounted on a vehicle and is repeatedly charged and discharged at random, it is difficult to charge and discharge the secondary battery in the capacity measurement mode. It was difficult to measure the battery capacity of a secondary battery mounted on a vehicle.
[0014] なお、リチウムイオン二次電池などを用いる場合、これらの二次電池のセルを単独 で用いることは少なぐ所望の放電電圧、放電電流が得られるように複数の単体セル を直列及び/または並列に接続したバッテリパックとして構成することが一般的であ る。このバッテリパックには、二次電池セルのほかに、例えば過充電防止回路などの 安全回路や、 SOC (残存容量)を測定してその測定値を出力する回路などが備えら れることが多い。  [0014] When a lithium ion secondary battery or the like is used, it is not necessary to use these secondary battery cells alone. A plurality of single cells are connected in series and / or in order to obtain a desired discharge voltage and discharge current. Or it is common to constitute as a battery pack connected in parallel. In addition to the secondary battery cell, the battery pack is often provided with a safety circuit such as an overcharge prevention circuit and a circuit for measuring the SOC (remaining capacity) and outputting the measured value.
[0015] 本発明に関連するものとして、 日本国特許公開:特開 2002— 303658号公報(特 許文献 3)は、静的な状態における値から現実の二次電池の充電容量に関する補正 係数を算出する方法を開示している。 日本国特許公開:特開 2002— 247773号公 報 (特許文献 4)は、満充電状態から所定の放電停止状態まで放電させたときの放電 電気量からそのときの実際の電池容量を求め、劣化を判定することを開示している。 日本国特許公開:特開 2000— 295775号公報 (特許文献 5)は、充放電電流を積算 して得た充放電量と、予め学習によって取得し記憶した放電電圧及び充放電量との 関係から、 SOC値を推定する方法を開示して!/、る。 [0015] As related to the present invention, Japanese Patent Publication No. 2002-303658 (Patent Document 3) calculates a correction coefficient related to the charge capacity of an actual secondary battery from a value in a static state. A method of calculating is disclosed. JP Patent Publication No. 2002-247773 (Patent Document 4) discloses a discharge when discharging from a fully charged state to a predetermined discharge stopped state. It discloses that the actual battery capacity at that time is obtained from the amount of electricity to determine deterioration. JP Patent Publication No. 2000-295775 (Patent Document 5) describes the relationship between the charge / discharge amount obtained by integrating the charge / discharge current and the discharge voltage and charge / discharge amount obtained and stored in advance by learning. Disclose the method to estimate the SOC value!
特許文献 1 :特開 2003— 303627号公報  Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 2003-303627
特許文献 2:特開 2004— 245673号公報  Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-245673
特許文献 3:特開 2002— 303658号公報  Patent Document 3: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-303658
特許文献 4:特開 2002— 247773号公報  Patent Document 4: Japanese Patent Laid-Open No. 2002-247773
特許文献 5:特開 2000— 295775号公幸  Patent Document 5: JP 2000-295775 Koyuki
発明の開示  Disclosure of the invention
発明が解決しょうとする課題  Problems to be solved by the invention
[0016] 電流積算によってリチウムイオン二次電池などの二次電池の SOC値を求める上述 した方法では、積算誤差や、その時点での温度低下や劣化などに起因する電池容 量自体の変化のために、正確な SOC値を求められない、という問題点がある。また、 開放電圧から SOC値を推定する場合、より正確な推定値を得るためには、二次電池 を開放状態にして長時間放置し、電池内が十分に平衡に達した時点での開放電圧 を用いる必要がある力 実際の電池の利用状況では、平衡に達した時点での開放電 圧を用いることは難しい、という問題点がある。実際の利用状況下において二次電池 の端子電圧から SOC値を推定する方法も、上述のようにいくつか提案されているもの の、必ずしも正確な SOC値を与えて!/、るわけではな!/、。  [0016] In the above-described method for obtaining the SOC value of a secondary battery such as a lithium ion secondary battery by current integration, the battery capacity itself changes due to an integration error or a temperature drop or deterioration at that time. However, there is a problem that an accurate SOC value cannot be obtained. In addition, when estimating the SOC value from the open-circuit voltage, in order to obtain a more accurate estimate, the secondary battery should be left open for a long time and the open-circuit voltage when the battery has reached a sufficient level of equilibrium. There is a problem that it is difficult to use the open discharge pressure when equilibrium is reached in the actual battery usage situation. Although several methods have been proposed for estimating the SOC value from the terminal voltage of the secondary battery under actual usage conditions, it is not always possible to give an accurate SOC value! /.
[0017] そこで本発明の目的は、温度低下や劣化による電池自体の容量変化の影響を受 けることなぐ最新の SOC値を精度よく推定できる方法を提供することにある。  [0017] Accordingly, an object of the present invention is to provide a method capable of accurately estimating the latest SOC value without being affected by the capacity change of the battery itself due to a temperature drop or deterioration.
[0018] 本発明の別の目的は、電池自体の容量を精度よく推定し、さらには電池の劣化を 判定できる方法を提供することにある。  [0018] Another object of the present invention is to provide a method capable of accurately estimating the capacity of the battery itself and determining the deterioration of the battery.
[0019] 本発明のさらに別の目的は、温度低下や劣化による電池自体の容量変化の影響を 受けることなぐ最新の SOC値を精度よく推定できる装置を提供することにある。  [0019] Still another object of the present invention is to provide a device that can accurately estimate the latest SOC value without being affected by the change in capacity of the battery itself due to temperature drop or deterioration.
[0020] 本発明のさらに別の目的は、電池自体の容量を精度よく推定し、さらには電池の劣 化を判定できる装置を提供することにある。 課題を解決するための手段 [0020] Still another object of the present invention is to provide an apparatus capable of accurately estimating the capacity of the battery itself and determining the deterioration of the battery. Means for solving the problem
[0021] 本発明の一様相によれば、二次電池の SOC値を推定する SOC推定方法は、二次 電池の充放電電流を監視して継続的に積算して第 1の積算値を求め、二次電池の 容量値を示すテーブルを参照して二次電池の容量値を取得し、第 1の積算値を取得 した容量値で除算した結果を SOC初期値に加算することにより、第 1の SOC値を継 続的に算出することと、二次電池における充電と放電とが切り替わるタイミングを検出 し、そのタイミングにおいて、そのタイミングでの二次電池の端子電圧を求め、端子電 圧に基づいて第 2の SOC値を求めることと、過去に求めた第 2の SOC値と今回求め た第 2の SOC値との差と、差に対応する時間間隔における充放電電流の積算値とか ら、二次電池についての現在の第 2の容量値を求め、テーブル中の容量値を第 2の 容量値で更新することと、を有する。 [0021] According to one aspect of the present invention, the SOC estimation method for estimating the SOC value of the secondary battery monitors the charge / discharge current of the secondary battery and continuously accumulates to obtain the first accumulated value. The secondary battery capacity value is obtained by referring to the secondary battery capacity value table, and the result obtained by dividing the first integrated value by the obtained capacity value is added to the initial SOC value. The SOC value of the battery is continuously calculated, and the timing at which charging and discharging of the secondary battery are switched is detected. At that timing, the terminal voltage of the secondary battery at that timing is obtained, and based on the terminal voltage. The second SOC value, the difference between the second SOC value obtained in the past and the second SOC value obtained this time, and the integrated charge / discharge current in the time interval corresponding to the difference, Obtain the current second capacity value for the secondary battery, and use the second capacity value in the table. A and updating the value, a.
[0022] 本発明の別の様相によれば、二次電池の SOC値を推定する SOC推定装置は、温 度と二次電池の容量値との関係を示すテーブルと、二次電池における充放電電流を 検出する電流検出手段と、二次電池の端子電圧を検出する電圧測定手段と、検出さ れた充放電電流に基づき、充放電電流を継続的に積算して第 1の積算値を求める積 算演算手段と、二次電池の温度を検出する温度計測手段と、温度計測手段で検出 された温度に基づいてテーブルを参照し二次電池の容量値を取得する容量推定手 段と、第 1の積算値を容量推定手段で取得した容量値で除算した結果を SOC初期 値に加算することにより、第 1の SOC値を継続的に算出する SOC値演算手段と、電 流検出手段の出力に基づき、二次電池における充電と放電とが切り替わるタイミング を検出するタイミング検出手段と、検出されたタイミングにおける端子電圧に基づいて 第 2の SOC値を求める SOC値推定手段と、過去に求めた第 2の SOC値と今回求め た第 2の SOC値との差と、差に対応する時間間隔における充放電電流の積算値とか ら、二次電池の現在の容量値を求める容量演算手段と、検出された温度と容量演算 手段で算出された容量値とに基づいてテーブルを更新するテーブル更新手段と、を 有し、第 2の SOC値を求めるたびに、 SOC初期値をその求めた第 2の SOC値で更 新して第 1の積算値の積算演算が再開始される。  [0022] According to another aspect of the present invention, the SOC estimation device for estimating the SOC value of the secondary battery includes a table indicating a relationship between the temperature and the capacity value of the secondary battery, and charge / discharge in the secondary battery. Based on the detected charge / discharge current, the current detection means for detecting the current, the voltage measurement means for detecting the terminal voltage of the secondary battery, and continuously integrating the charge / discharge current to obtain the first integrated value A calculation operation means, a temperature measurement means for detecting the temperature of the secondary battery, a capacity estimation means for obtaining a capacity value of the secondary battery by referring to a table based on the temperature detected by the temperature measurement means, The SOC value calculation means that continuously calculates the first SOC value by adding the result obtained by dividing the integrated value of 1 by the capacity value obtained by the capacity estimation means to the SOC initial value, and the output of the current detection means Based on the above, the timing for switching between charging and discharging of the secondary battery is detected. The difference between the second SOC value obtained in the past and the second SOC value obtained this time, and the SOC value estimating means for obtaining the second SOC value based on the terminal voltage at the detected timing. Based on the capacity calculation means for obtaining the current capacity value of the secondary battery from the integrated value of the charge / discharge current in the time interval corresponding to the difference, and the detected temperature and the capacity value calculated by the capacity calculation means. Each time the second SOC value is obtained, the initial SOC value is updated with the obtained second SOC value, and the first accumulated value is integrated. Will be restarted.
[0023] 本発明のさらに別の様相によれば、二次電池の SOC値を推定する SOC推定装置 は、温度及び二次電池の充放電電流レートと二次電池の容量値との関係を示すテ 一ブルと、二次電池における充放電電流を検出する電流検出手段と、二次電池の端 子電圧を検出する電圧測定手段と、検出された充放電電流に基づき、充放電電流を 継続的に積算して第 1の積算値を求める積算演算手段と、二次電池の温度を検出 する温度計測手段と、温度計測手段で検出された温度及び二次電池の検出された 充放電電流レートに基づいてテーブルを参照し二次電池の容量値を取得する容量 推定手段と、第 1の積算値を容量推定手段で取得した容量値で除算した結果を so C初期値に加算することにより、第 1の soc値を継続的に算出する soc値演算手段 と、電流検出手段の出力に基づき、二次電池における充電と放電とが切り替わるタイ ミングを検出するタイミング検出手段と、検出されたタイミングにおける端子電圧に基 づいて第 2の SOC値を求める SOC値推定手段と、過去に求めた第 2の SOC値と今 回求めた第 2の SOC値との差と、差に対応する時間間隔における充放電電流の積 算値とから、二次電池の現在の容量値を求める容量演算手段と、検出された温度及 び充放電電流レートと容量演算手段で算出された容量値とに基づいてテーブルを更 新するテーブル更新手段と、を有し、第 2の SOC値を求めるたびに、 SOC初期値を その求めた第 2の SOC値で更新して第 1の積算値の積算演算が再開始される。 [0023] According to still another aspect of the present invention, a SOC estimation device for estimating a SOC value of a secondary battery The table shows the relationship between the temperature and the charge / discharge current rate of the secondary battery and the capacity value of the secondary battery, the current detection means for detecting the charge / discharge current in the secondary battery, and the terminal of the secondary battery. Voltage measurement means for detecting the voltage, integration calculation means for continuously integrating the charge / discharge current based on the detected charge / discharge current to obtain the first integrated value, and temperature measurement for detecting the temperature of the secondary battery Means, a capacity estimation means for obtaining a capacity value of the secondary battery by referring to a table based on the temperature detected by the temperature measuring means and the detected charge / discharge current rate of the secondary battery, and a first integrated value Based on the output of the current detection means and the soc value calculation means for continuously calculating the first soc value by adding the result obtained by dividing the capacitance value obtained by the capacity estimation means to the so C initial value. When the battery is switched between charging and discharging Output timing detection means, SOC value estimation means for obtaining the second SOC value based on the terminal voltage at the detected timing, the second SOC value obtained in the past and the second SOC value obtained this time Capacity calculation means for determining the current capacity value of the secondary battery from the difference between the calculated value and the accumulated charge / discharge current value at the time interval corresponding to the difference, and the detected temperature, charge / discharge current rate and capacity calculation A table updating means for updating the table based on the capacity value calculated by the means, and each time the second SOC value is obtained, the SOC initial value is updated with the obtained second SOC value. The integration calculation of the first integration value is restarted.
[0024] 本発明は、例えば、容量測定モードを導入することなく各時点での電池容量 Qを正 確に決定することができるという利点を有する。また本発明によれば、正確な電池容 量 Qに基づいて SOC値を電流積算によって連続して計算できるので、例えば、電流 積算に伴う累積誤差の影響を受けることなく任意のタイミングでの SOC値を正確に取 得することが可能になるという効果が得られる。このようにして得られた電池容量と、 基準値あるいは過去に求めた電池容量とを比較することによって、例えば、二次電池 の劣化の度合いを判定することが可能になる。 The present invention has an advantage that, for example, the battery capacity Q at each time point can be accurately determined without introducing a capacity measurement mode. Further, according to the present invention, since the SOC value can be continuously calculated by current integration based on the accurate battery capacity Q, for example, the SOC value at any timing without being affected by the accumulated error due to current integration. The effect is that it is possible to obtain the value accurately. By comparing the battery capacity thus obtained with the reference value or the battery capacity obtained in the past, for example, the degree of deterioration of the secondary battery can be determined.
図面の簡単な説明  Brief Description of Drawings
[0025] [図 1]図 1は、電池の開放電圧と SOC (残存容量)との関係の一例を示すグラフである [0025] [FIG. 1] FIG. 1 is a graph showing an example of the relationship between the open-circuit voltage of a battery and SOC (remaining capacity).
Yes
[図 2]図 2は、温度と電池の内部抵抗との関係の一例を示すグラフである。  FIG. 2 is a graph showing an example of the relationship between temperature and battery internal resistance.
[図 3]図 3は、第 1の実施形態に基づく SOC推定装置の構成の一例を示すブロック図 である。 FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the SOC estimation device based on the first embodiment. It is.
[図 4]図 4 (a)及び図 4 (b)は、それぞれ、テーブル格納部に格納されるテーブルの内 容の一例を示す図である。  [FIG. 4] FIG. 4 (a) and FIG. 4 (b) are diagrams each showing an example of the contents of a table stored in the table storage unit.
[図 5]図 5は、第 2の実施形態に基づく SOC推定装置の構成の一例を示すブロック図 である。  FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of the SOC estimation apparatus based on the second embodiment.
符号の説明  Explanation of symbols
[0026] 10, 40 SOC推定装置 [0026] 10, 40 SOC estimation device
11 二次電池  11 Secondary battery
21 電流検出器 21 Current detector
22 電圧測定部  22 Voltage measurement unit
23 A/D変換器  23 A / D converter
24 極性検出部  24 Polarity detector
25 エッジ検出部  25 Edge detector
26 SOC値推定部  26 SOC value estimator
27 SOC値演算部  27 SOC value calculator
28 積算演算部  28 Integration calculator
30 テーブル格納部 30 Table storage
31 容量推定部  31 Capacity estimation part
32 容量演算部  32 Capacity calculator
33 温度センサ  33 Temperature sensor
34 テーブル更新部  34 Table update section
41 劣化判定部  41 Degradation judgment unit
発明を実施するための最良の形態  BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0027] 本発明の第 1の実施形態に基づく SOC (残存容量)推定方法は、リチウムイオン二 次電池に代表される各種の二次電池の SOC値を推定するものである。この SOC推 定方法は、ハイブリッド自動車などの用途では、リチウムイオン二次電池などの二次 電池において放電と充電とが頻繁に切り替わって二次電池に流れる電流の向きが切 り替わり、その切り替わりに際しては瞬間的には充放電電流がゼロとなることに着目し たものであり、電流積算による SOC値計算を連続して行うとともに、電流がゼロとなる タイミングで二次電池の端子電圧 Vを測定し、端子電圧 Vに基づいてその時点での [0027] The SOC (remaining capacity) estimation method based on the first embodiment of the present invention estimates the SOC values of various secondary batteries represented by lithium ion secondary batteries. This SOC estimation method can be used for secondary applications such as lithium ion secondary batteries in applications such as hybrid vehicles. Focusing on the fact that the direction of the current flowing through the secondary battery changes due to frequent switching between discharging and charging in the battery, and the charging / discharging current instantaneously becomes zero when switching. The SOC value is continuously calculated by measuring the terminal voltage V of the secondary battery at the timing when the current becomes zero, and the current value based on the terminal voltage V is measured.
t t  t t
SOC値を推定し、電流積算による SOC値計算の際の初期値 SOC を更新する。な  Estimate the SOC value, and update the initial value SOC when calculating the SOC value by current integration. Na
init  init
お、充電と放電とが切り替わり電流がゼロとなるタイミングにおける端子電圧 Vは、電  The terminal voltage V at the timing when charging and discharging are switched and the current becomes zero is
t 池内部での分極の影響によって、電池内が十分に平衡に達した時点での開放電圧 とは一致しないことがある。そこで、充電と放電とが切り替わり電流がゼロとなるタイミ ングの直前の一定期間における電流積算値を求め、端子電圧から推定された SOC 値に対し、その電流積算値に応じた補正値を加算したものを初期値 SOC としても  t Due to the effect of polarization inside the pond, the open-circuit voltage may not be the same as when the battery is fully balanced. Therefore, the current integrated value for a certain period immediately before the timing when charging and discharging are switched and the current becomes zero is obtained, and the correction value corresponding to the current integrated value is added to the SOC value estimated from the terminal voltage. As the initial value SOC
init よい。あるいは、充電と放電とが切り替わり電流がゼロとなるタイミングの直前の一定 期間における電流積算値を求め、電流積算値に応じて補正電圧を決定し、端子電 圧に補正電圧を加算した値から SOC推定値を決定するようにしてもよい。補正電圧 を決定する際には、電流積算値のほかに、必要に応じて電池温度を用いてもよい。  init good. Alternatively, the integrated current value in a certain period immediately before the timing when the charge and discharge are switched and the current becomes zero is obtained, the correction voltage is determined according to the integrated current value, and the SOC voltage is calculated from the value obtained by adding the correction voltage to the terminal voltage. The estimated value may be determined. When determining the correction voltage, the battery temperature may be used as necessary in addition to the current integrated value.
[0028] さらに第 1の実施形態の方法では、電流積算に際して用いる電池容量 Q力 常時、 その時点での二次電池の容量の値であるようにするため、電池温度ごとにその温度 での電池容量を示すテーブル、あるいは、電池温度とそのときの充放電電流レートと によって電池容量を示すテーブルを使用する。そのようなテーブルは、電池温度ごと に電池容量を示すものであれば、例えば、 10°C刻みで容量値を示したものであり、 充放電電流レートも用いる場合であれば、例えば、 0C〜2C、 2C〜4C、 4C〜6Cの 各範囲ごとに、電池温度での範囲分けと組み合わせて、電池容量を示したものであ る。ここで Cは、定格容量を 1時間で充放電する電流レートに相当する、容量値の単 位である。  [0028] Further, in the method of the first embodiment, the battery capacity Q force used for current integration is always set to the value of the capacity of the secondary battery at that time. A table indicating the capacity or a table indicating the battery capacity by the battery temperature and the charge / discharge current rate at that time is used. If such a table indicates the battery capacity for each battery temperature, for example, it indicates the capacity value in increments of 10 ° C. If the charge / discharge current rate is also used, for example, 0C to For each range of 2C, 2C to 4C, and 4C to 6C, the battery capacity is shown in combination with the range classification at the battery temperature. Here, C is a unit of capacity value corresponding to the current rate at which the rated capacity is charged and discharged in one hour.
[0029] そして第 1の実施形態の SOC推定方法では、電池温度を計測し、計測結果からテ 一ブルを参照してその時点での電池容量を随時決定し、式(1)あるいは式(1A)に 示す電流積算からの SOC値の演算において決定された電池容量 Qを使用する。こ の場合、電流積算の途中で温度が変化した場合には、その時点から、新しい温度に 基づく電池容量に基づいて SOC値が計算される。このようにして第 1の実施形態で は、電池温度ゃ充放電電流レートによる電池容量の変化があってもその変化された 電池容量に基づいて、常時、正確な SOC値が算出される。なお、必要に応じて、電 池温度とともに充放電電流レートを計測するようにすることもできる。充放電電流も計 測した場合には、電流積算の途中で温度ゃ充放電電流レートが変化したときに、そ の時点から、新し!/、温度ゃ充放電電流レートに基づく電池容量に基づ!/、て SOC値 が計算されるようにする。 [0029] In the SOC estimation method of the first embodiment, the battery temperature is measured, the table is referred to from the measurement result, the battery capacity at that time is determined as needed, and Equation (1) or Equation (1A Use the battery capacity Q determined in the calculation of the SOC value from the current integration shown in). In this case, if the temperature changes during current integration, the SOC value is calculated based on the battery capacity based on the new temperature. In this way, in the first embodiment Therefore, even if there is a change in battery capacity due to the battery temperature or charge / discharge current rate, an accurate SOC value is always calculated based on the changed battery capacity. If necessary, the charge / discharge current rate can be measured together with the battery temperature. When the charge / discharge current is also measured, when the charge / discharge current rate changes during the integration of the current, the new charge is started from that point, based on the battery capacity based on the charge / discharge current rate. Make sure that the SOC value is calculated.
[0030] 上述したテーブルにデータを格納するために、温度ゃ充放電電流がほぼ一定であ るという条件で端子電圧に基づく SOC値の推定が 2回以上行われた場合に、その 2 回の推定の間の時間間隔内での充放電電気量 qを電流積算によって算出し、これと その 2回の SOC推定値の差 A SOCから、 Q = q/ A SOCの式によってその時点で のその条件下での容量 Qを計算し、計算された容量でもってテーブルの該当する欄 を更新するようにする。このようにして、温度からあるいは温度と充放電電流レートとか ら電池容量を推定するテーブルも、電池の経時変化や劣化などによる容量変化を反 映したものとなる。 [0030] In order to store the data in the above-described table, if the SOC value is estimated more than once based on the terminal voltage under the condition that the charge / discharge current is almost constant, the two times The amount of charge / discharge electricity q within the time interval between estimations is calculated by integrating the current, and the difference between this and its two SOC estimates A SOC is calculated from the current value according to the formula Q = q / A SOC. Calculate the capacity Q under the conditions, and update the corresponding column of the table with the calculated capacity. In this way, the table for estimating the battery capacity from the temperature or from the temperature and the charge / discharge current rate also reflects the change in capacity due to aging or deterioration of the battery.
[0031] 温度から電池容量を推定するテーブルの各欄の値は、その温度における現在の電 池容量値を示している。同様に、温度と充放電電流レートから電池容量を推定するテ 一ブルの各欄の値は、その温度と充放電電流レートにおける現在の電池容量値を示 している。そこで、温度及び/または充放電電流レートについての所定の条件での 現在の電池容量値を、基準となる値あるいは過去におけるその条件での電池容量値 とを比較することによって、劣化による電池の容量低下を判定することが可能になる。 ここで!/、う所定の条件とは、極端に低温や高温のときゃ充放電電流レートが極端に 大き!/、ときなどを除!/、た、容量劣化の判定に適切な温度及び/または充放電電流レ ートのことを指す。上述したように、テーブルでは、温度の範囲ごとに、あるいは温度 と充放電電流レートの範囲ごとに、容量値が格納されているので、基準となる値ある いは過去における電池容量値との比較は、そのような範囲ごとに行われる。  [0031] The values in each column of the table for estimating the battery capacity from the temperature indicate the current battery capacity value at that temperature. Similarly, the values in each column of the table for estimating the battery capacity from the temperature and the charge / discharge current rate indicate the current battery capacity value at the temperature and the charge / discharge current rate. Therefore, by comparing the current battery capacity value under a predetermined condition for temperature and / or charge / discharge current rate with the reference value or the battery capacity value under that condition in the past, the capacity of the battery due to deterioration It becomes possible to determine the decrease. Here, the predetermined conditions are the extremely high charge / discharge current rate when the temperature is extremely low or high! /, Except when the temperature is appropriate, and / or the appropriate temperature and / or It refers to the charge / discharge current rate. As described above, in the table, capacity values are stored for each temperature range or for each temperature and charge / discharge current rate range, so comparison with reference values or past battery capacity values is possible. Is performed for each such range.
[0032] 図 3は、上述した第 1の実施形態の方法に基づいて動作する SOC推定装置の構成 の一例を示している。ここでは、例示として、バッテリパック 12内に SOC推定装置 10 が組み込まれたものとし、また、二次電池 11として、例えばリチウムイオン二次電池が 使用されているものとする。 FIG. 3 shows an example of the configuration of the SOC estimation apparatus that operates based on the method of the first embodiment described above. Here, as an example, it is assumed that the SOC estimation device 10 is incorporated in the battery pack 12, and for example, a lithium ion secondary battery is used as the secondary battery 11. It shall be used.
[0033] SOC推定装置 10は、二次電池 11に対する充電電流及び放電電流を検出する電 流検出器 21と、二次電池 11の端子電圧 Vを測定して出力する電圧測定部 22と、電 [0033] The SOC estimation device 10 includes a current detector 21 that detects a charging current and a discharging current for the secondary battery 11, a voltage measuring unit 22 that measures and outputs the terminal voltage V of the secondary battery 11, and a current.
t  t
流検出器 21の出力を一定のサンプリングレートでサンプリングしてアナログ/デジタ ル変換する A/D変換器 23と、電流検出器 21の出力波形を整形し充放電電流の極 性を検出する極性検出部 24と、極性検出部 24の出力におけるエッジを検出してトリ ガ信号を出力するエッジ検出部 25と、二次電池 11の端子電圧に基づいて SOC値を 推定する SOC値推定部 26と、電流積算に基づく SOC値を常時算出し、現在の SO C値を出力する SOC値演算部 27と、 A/D変換器 23からの出力される電流サンプ ノレ値に基づレ、て電流積算の演算を行う積算演算部 28と、 A/D変換器 23からの電 流サンプル値を順次格納するリングバッファ 29と、テーブルを格納するテーブル格納 部 30と、テーブル格納部 30内のテーブルを検索し、現在の電池容量を取得する容 量推定部 31と、 2つ以上の SOC推定値の差とその間の充放電電気量から二次電池 11の容量を算出する容量演算部 32と、二次電池 11の温度を計測する温度センサ 3 3と、容量演算部 32で算出された電池容量に基づいてデーブル格納部 30内のテー ブルを更新するテーブル更新部 34と、を備えている。充放電電流の極性とは、ここで は、充電であるか放電であるかの別のことである。  A / D converter 23 that samples the output of current detector 21 at a constant sampling rate and performs analog / digital conversion, and polarity detection that detects the polarity of the charge / discharge current by shaping the output waveform of current detector 21 Unit 24, an edge detection unit 25 that detects an edge in the output of the polarity detection unit 24 and outputs a trigger signal, a SOC value estimation unit 26 that estimates a SOC value based on the terminal voltage of the secondary battery 11, The SOC value calculation unit 27 that constantly calculates the SOC value based on the current integration and outputs the current SOC value, and the current integration value based on the current sampling value output from the A / D converter 23 Searches the table in the table storage unit 30, the integration calculation unit 28 that performs the calculation, the ring buffer 29 that sequentially stores the current sample values from the A / D converter 23, the table storage unit 30 that stores the table. Capacity estimation unit 31 to obtain the current battery capacity, and two The capacity calculation unit 32 that calculates the capacity of the secondary battery 11 from the difference between the estimated SOC values above and the amount of charge / discharge between them, the temperature sensor 33 that measures the temperature of the secondary battery 11, and the capacity calculation unit 32 And a table updating unit 34 that updates the table in the table storage unit 30 based on the calculated battery capacity. Here, the polarity of the charge / discharge current is different from the charge or discharge.
[0034] テーブル格納部 30に格納されるテーブルは、(a)温度に基づいて現在の電池容量 を推定するために用いられるテーブル力、、あるいは、(b)温度及び充放電電流レート に基づいて現在の電池容量を推定するために用いられるテーブルである。容量推定 部 31は、(a)の場合には、現在の温度に基づいてテーブル格納部 30内のテーブル を検索し、現在の電池容量を取得し、(b)の場合には、現在の温度及び充放電電流 レートに基づいてテーブル格納部 30内のテーブルを検索し、現在の電池容量を取 得する。 [0034] The table stored in the table storage unit 30 is based on (a) the table force used to estimate the current battery capacity based on the temperature, or (b) the temperature and charge / discharge current rate. It is a table used in order to estimate the present battery capacity. In the case of (a), the capacity estimation unit 31 searches the table in the table storage unit 30 based on the current temperature to obtain the current battery capacity, and in the case of (b), the current temperature And the table in the table storage unit 30 is searched based on the charge / discharge current rate, and the current battery capacity is obtained.
[0035] A/D変換器 24からの電流サンプル値を順次格納するリングバッファ 29は、格納 すべき電流サンプル値の個数カ^ングバッファ 29のメモリ容量を超えた場合には、最 も古いサンプル値が最も新しいサンプル値に書き換えられるようになつており、これに よって、リングバッファ 29内には、リングバッファ 29の容量分だけ、最新の時点から過 去に遡る各電流サンプル値が格納されることになる。 [0035] The ring buffer 29 that sequentially stores the current sample values from the A / D converter 24 is the oldest sample when the number of current sample values to be stored exceeds the memory capacity of the buffer buffer 29. The value is rewritten to the newest sample value. Each current sample value going back is stored.
[0036] 二次電池 11は、複数の単位セルを直列に接続した組電池であってもよい。電圧測 定部 22は、二次電池の正極端子と負極端子との間の電圧を端子電圧として計測す るものであるが、二次電池 11として組電池が使用される場合であれば、組電池の正 側端子と負側端子との間の電圧を端子電圧として計測する。  The secondary battery 11 may be an assembled battery in which a plurality of unit cells are connected in series. The voltage measuring unit 22 measures the voltage between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the secondary battery as the terminal voltage, but if the assembled battery is used as the secondary battery 11, the assembled battery is used. Measure the voltage between the positive and negative terminals of the battery as the terminal voltage.
[0037] 電流検出器 21としては、ホールセンサを用いたオープンループのものや、シャント 抵抗を有しその両端の電圧を計測するものを用いることができる。電流検出器 21は、 充放電電流の大きさに比例するとともに、例えば充電であれば負であり放電であれ ば正である電圧を発生する。充電電流と放電電流との違いは二次電池 11に対する 電流の向きで区別されるものである。極性検出部 24は、例えば、電流検出器 21の出 力が正力、負かによって放電か充電かを識別し、放電である期間中には論理レベルで "1"を出力し、充電である期間中には" 0"を出力するように構成されている。このよう な極性検出部 24としては、非反転端子に電流検出器 21からの波形が入力し、反転 端子には基準電位として 0Vが供給されるコンパレータを用いることができる。エッジ 検出部 25は、極性検出部 24の出力の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジにお いてトリガ信号を出力する。立ち上がりエッジとは、 "0"から";!"に遷移するエッジのこ とであり、立ち下がりエッジとは、 "1"から" 0"に遷移するエッジのことである。  [0037] As the current detector 21, an open loop type using a Hall sensor or a type having a shunt resistor and measuring a voltage at both ends thereof can be used. The current detector 21 generates a voltage that is proportional to the magnitude of the charge / discharge current and is negative for charge and positive for discharge, for example. The difference between the charging current and the discharging current is distinguished by the direction of the current with respect to the secondary battery 11. For example, the polarity detection unit 24 determines whether the output of the current detector 21 is positive or negative depending on whether it is a discharge or a charge, and outputs “1” at a logic level during the discharge period. During the period, “0” is output. As such a polarity detection unit 24, a comparator in which a waveform from the current detector 21 is input to the non-inverting terminal and 0 V is supplied as a reference potential to the inverting terminal can be used. The edge detector 25 outputs a trigger signal at the rising edge and the falling edge of the output of the polarity detector 24. A rising edge is an edge that transitions from “0” to “;!”, And a falling edge is an edge that transitions from “1” to “0”.
[0038] SOC値推定部 26は、二次電池 11の開放電圧(開回路電圧)と SOC値との関係が 既知である場合に、この関係を用いて、測定された開放電圧から SOC値を推定しよ うとするものであり、リチウムイオン二次電池の平衡状態での開放電圧と SOCとの関 係を示したルックアップテーブルを備えて!/、る。トリガ信号が入力するタイミングすな わち二次電池 11にお!/、て充電と放電とが切り替わるタイミングでは、二次電池 11の 充放電電流はゼロとなり、このときの二次電池 11の端子電圧は開放電圧であるとみ なせるから、 SOC値推定部 26は、トリガ信号が入力するタイミングで、デジタル値で 表されている端子電圧 Vを取り込み、この端子電圧 Vに基づいてルックアップテープ t t  [0038] When the relationship between the open-circuit voltage (open circuit voltage) of the secondary battery 11 and the SOC value is known, the SOC value estimation unit 26 calculates the SOC value from the measured open-circuit voltage using this relationship. It has a look-up table that shows the relationship between the open circuit voltage and the SOC in the equilibrium state of the lithium ion secondary battery. At the timing when the trigger signal is input, that is, when charging / discharging is switched to the secondary battery 11, the charging / discharging current of the secondary battery 11 becomes zero, and the terminal of the secondary battery 11 at this time Since the voltage is assumed to be an open circuit voltage, the SOC value estimation unit 26 takes in the terminal voltage V represented by a digital value at the timing when the trigger signal is input, and performs a lookup tape tt based on this terminal voltage V.
ルを参照してこのときの SOCィ直を推定し、出力する。  This is used to estimate and output the SOC directly at this time.
[0039] 実際には、トリガ信号が出力されるタイミングすなわち充電と放電とが切り替わるタイ ミングでの端子電圧 Vは、電池内部で分極などに起因して、平衡状態での開放電圧 t 力、らはずれている可能性がある。そこで、本実施形態では、本来の開放電圧からの ずれに応じて補正を行うようにしてもよい。例えば、トリガ信号が入力するタイミングで 、リングバッファ 29内を検索し、その時点から過去に向かって一定の長さの期間にお ける電流サンプル値を読み出し、読出した電流サンプル値を積算して、その期間に おける電流の積算値 (電荷量)を求め、その積算値に応じて、 SOC推定値に対する 補正値を求め、端子電圧に基づく SOC値に対してこの補正値を加算して、 SOC値 の推定値としてもよい。あるいは、リングバッファ 29内を検索して得られた積算値に基 づレ、て端子電圧に対する補正値を求め、端子電圧に対して補正値を加算した値でも つてルックアップテーブルを検索し、 SOC推定値を取得するようにしてもよい。積算 値からこれらの補正値を求める場合には、予め、積算値と補正値との関係を示したテ 一ブルを用意しておき、積算値に基づいてそのテーブルを参照するようにすればよ い。 [0039] Actually, the terminal voltage V at the timing at which the trigger signal is output, that is, the timing at which charging and discharging are switched, is the open circuit voltage t in an equilibrium state due to polarization inside the battery. The power may be off. Therefore, in this embodiment, correction may be performed according to a deviation from the original open circuit voltage. For example, at the timing when the trigger signal is input, the ring buffer 29 is searched, current sample values in a certain length of time from that point in time to the past are read, and the read current sample values are integrated, Calculate the integrated value (charge amount) of the current during that period, calculate a correction value for the estimated SOC value according to the integrated value, add this correction value to the SOC value based on the terminal voltage, and calculate the SOC value. It is good also as an estimated value. Alternatively, the correction value for the terminal voltage is obtained based on the integrated value obtained by searching the ring buffer 29, and the lookup table is searched for the value obtained by adding the correction value to the terminal voltage, and the SOC An estimated value may be acquired. In order to obtain these correction values from the integrated value, a table showing the relationship between the integrated value and the correction value is prepared in advance, and the table is referred to based on the integrated value. Yes.
[0040] 積算演算部 28は、 A/D変換器 23のサンプリングごとに、 A/D変換器 23の出力 を積算する、すなわち、式(1)の  [0040] The integration calculation unit 28 integrates the output of the A / D converter 23 for each sampling of the A / D converter 23, that is, the equation (1)
[0041] 園 [0041] Garden
I Idt I Idt
Jo  Jo
あるいは式(1A)の∑l A tを計算し、その計算結果を A/D変換器 23のサンプリング ごとに SOC値演算部 27に出力する。積算演算部 28には、トリガ信号が供給されて おり、トリガ信号が入力するごとに、すなわち、充電と放電とが切り替わるごとに、積算 がゼロにリセットされるようになって!/、る。  Alternatively, ∑l At in equation (1A) is calculated, and the calculation result is output to the SOC value calculation unit 27 for each sampling of the A / D converter 23. The integration calculation unit 28 is supplied with a trigger signal, and every time the trigger signal is input, that is, every time charging and discharging are switched, the integration is reset to zero! /.
[0042] 第 1の実施形態の SOC推定装置 10では、現在の温度に基づいて、必要があれば 現在の充放電電流レートにも基づいて、現在の電池容量を推定しており、電流積算 による SOC値の算出に際しては、推定された現在の電池容量を用いている。以下、 現在の電池容量の推定のための機構について説明する。  [0042] In the SOC estimation apparatus 10 of the first embodiment, the current battery capacity is estimated based on the current temperature and, if necessary, based on the current charge / discharge current rate. In calculating the SOC value, the estimated current battery capacity is used. The current mechanism for estimating battery capacity is described below.
[0043] テーブル格納部 30には、温度範囲ごとに、温度とその温度に対応する電池容量と を記録したテーブルが格納されている。図 4 (a)は、そのようなテーブルの内容の一 例を示している。図 4 (a)に示したものでは、— 25°C〜― 15°Cの範囲、— 15°C〜― 5°Cの範囲、というように、 10°C刻みで電池容量値が格納されている。温度と充放電 電流レートとに応じて電池容量を推定する場合であれば、図 4 (b)に示すように、テー ブルには、温度範囲ごと及び充放電電流レートの範囲ごとに、温度と充放電電流レ ートの組み合わせに応じた電池容量が記録されている。図 4 (b)に示したものでは、 — 25°C〜― 15°Cの範囲、— 15°C〜― 5°Cの範囲、というように、温度では 10°C刻 みで、また、 0C〜2C、 2C〜4Cというように、充放電電流レートでは 2C刻みで、容量 値が格納されている。後述するように、これらのテーブルの内容は随時更新されるが 、初期値としては、二次電池製造事業者が定める値や、事前に行った試験の結果に 基づく値を記録しておけばょレ、。 [0043] The table storage unit 30 stores a table in which the temperature and the battery capacity corresponding to the temperature are recorded for each temperature range. Figure 4 (a) shows an example of the contents of such a table. In the case shown in Fig. 4 (a), the range of -25 ° C to -15 ° C, -15 ° C to Battery capacity values are stored in increments of 10 ° C, such as a range of 5 ° C. If the battery capacity is estimated according to the temperature and the charge / discharge current rate, as shown in Fig. 4 (b), the table shows the temperature and the charge / discharge current rate range. The battery capacity corresponding to the combination of charge / discharge current rate is recorded. In the case shown in Fig. 4 (b), the temperature range is from 25 ° C to -15 ° C, the range from -15 ° C to -5 ° C, and so on. The capacity values are stored in increments of 2C at the charge / discharge current rate, such as 0C to 2C and 2C to 4C. As will be described later, the contents of these tables are updated from time to time, but as initial values, values determined by secondary battery manufacturers and values based on the results of tests conducted in advance should be recorded. Les.
[0044] 容量推定部 31は、温度センサ 33から温度の測定値を取得して、テーブル格納部 3 0内のテーブルを検索し、温度に対応した容量値を取得して、 SOC値演算部 27に 出力する。温度と充放電電流レートとに基づいて容量値を定める場合には、容量推 定部 31は、リングバッファ 29に格納された電流値を合計することによって、直前の一 定期間における充放電電流レートを求め、この充放電電流レートと温度とによってテ 一ブルを検索し、対応する容量値を取得し、 SOC値演算部 27に出力する。容量推 定部 31での電池容量の推定は、トリガ信号の出力とは関係なぐ言い換えれば電池 における充電と放電との切り替わりに関係なぐ一定期間ごとに行われる。この容量 の推定は、一般的には、 SOC推定部 26での SOC値の推定よりも短い間隔で行われ The capacity estimation unit 31 acquires a temperature measurement value from the temperature sensor 33, searches a table in the table storage unit 30, acquires a capacitance value corresponding to the temperature, and obtains a SOC value calculation unit 27. Output to. When the capacity value is determined based on the temperature and the charge / discharge current rate, the capacity estimation unit 31 sums the current values stored in the ring buffer 29 to obtain the charge / discharge current rate in the immediately preceding fixed period. The table is searched based on the charge / discharge current rate and temperature, the corresponding capacity value is obtained, and output to the SOC value calculation unit 27. The estimation of the battery capacity in the capacity estimation unit 31 is performed at regular intervals not related to the output of the trigger signal, in other words, related to switching between charging and discharging of the battery. This capacity estimation is generally performed at shorter intervals than the SOC value estimation by the SOC estimation unit 26.
[0045] SOC値演算部 27は、式(1)あるいは式(1A)に基づいて、時々刻々の SOC値を 算出し、リアルタイムで現在の SOC値を外部に出力するものであり、 SOC値推定部 2 6から出力される SOCの最新の推定値を式(1A)における SOC とし、容量推定部 [0045] The SOC value calculation unit 27 calculates the SOC value from moment to moment based on Equation (1) or Equation (1A), and outputs the current SOC value to the outside in real time. The latest estimate of SOC output from part 26 is the SOC in equation (1A), and the capacity estimation part
init  init
31から出力される最新の容量値を式(1A)における Qとし、積算演算部 28から連続 的に出力される電流積算値を式(1A)における∑I A tとして、式(1A)を計算し、現在 の SOC値を出力する。この場合、 SOC値推定部 26からの最新の SOC推定値の供 給は、充電と放電とが切り替わるタイミングに限って行われるものの、容量推定部 31 からは、最新の容量値 Qが、充電と放電との切り替わりのタイミングとは無関係に SO C値演算部 27に供給される。容量推定部 31から供給される容量値 Qが変化した場 合には、その時点から、 SOC値演算部 27は、その新しい容量値を使用して、式(1A )を計算する。これにより、第 1の実施形態の SOC推定装置 10によれば、その時点で の電池容量に基づく正確な SOCを算出できることになる。 Equation (1A) is calculated using the latest capacity value output from 31 as Q in equation (1A) and the current integrated value continuously output from integration calculator 28 as ∑IAt in equation (1A). The current SOC value is output. In this case, the latest SOC estimated value from the SOC value estimating unit 26 is supplied only at the timing when charging and discharging are switched, but the latest capacity value Q is supplied from the capacity estimating unit 31 to the charging and discharging. It is supplied to the SOC value calculation unit 27 regardless of the switching timing with discharge. When the capacity value Q supplied from the capacity estimation unit 31 changes In that case, from that point of time, the SOC value calculation unit 27 calculates the equation (1A) using the new capacity value. Thus, according to the SOC estimation device 10 of the first embodiment, an accurate SOC based on the battery capacity at that time can be calculated.
[0046] ところで、二次電池 11の容量は、温度ゃ充放電電流レートといった要因のほかに、 経時変化や劣化によっても変化する。経時変化や劣化による電池容量の変化を SO C算出に反映させるために、 SOC推定装置 10は、上述したように、 2つ以上の SOC 推定値の差とその間の充放電電気量から二次電池 11の容量を算出する容量演算 部 32と、容量演算部 32で算出された電池容量に基づいてデーブル格納部 30内の テーブルを更新するテーブル更新部 34と、を備えて!/、る。  By the way, the capacity of the secondary battery 11 changes not only due to factors such as temperature and charge / discharge current rate, but also due to changes over time and deterioration. In order to reflect the change in battery capacity due to aging and deterioration in the SOC calculation, the SOC estimation device 10 determines the secondary battery based on the difference between two or more SOC estimates and the charge / discharge electricity between them as described above. A capacity calculation unit 32 for calculating the capacity of 11 and a table update unit 34 for updating the table in the table storage unit 30 based on the battery capacity calculated by the capacity calculation unit 32.
[0047] SOC値推定部 26により、端子電圧 Vによる SOC値の推定が時刻 t と時亥 ijtで 行われ、それらの SOC推定値がそれぞれ SOC 、 SOCであったとする。容量演算 部 32は、トリガ信号を受信することによって、 SOC値の推定が行われたタイミングを 知るとともに、 SOC値推定部 26から、 SOC 、 SOCを受け取り、積算演算部 28か らは、時刻 と時刻 tの間の電流積算値 qを受け取る。なお、時刻 ではトリガ信 号が発生して積算演算部 28の積算値力 Sリセットされるので、そのリセット直前の積算 値を αとすればよい。  [0047] Assume that the SOC value estimation unit 26 estimates the SOC value based on the terminal voltage V at time t and time ijt, and the estimated SOC values are SOC and SOC, respectively. The capacity calculation unit 32 receives the trigger signal to know the timing at which the SOC value is estimated, and also receives SOC and SOC from the SOC value estimation unit 26. Receives integrated current value q during time t. At the time, a trigger signal is generated and the accumulated value S of the accumulation calculation unit 28 is reset, so the accumulated value immediately before the reset may be α.
[0048] 容量が Qである電池において電流積算値(電荷量)として qだけの出入りがあれば 、その前後で SOC値は q /Qだけ変化するはずである。一方、端子電圧からの推定 により、電荷量 qの増減の前後で、 SOCィ直は、 SOC - SOC―だけ変化しているこ とが分かっている。その結果、時刻 における容量を Qとおくと、  [0048] In a battery having a capacity of Q, if there is only q as the current integrated value (charge amount), the SOC value should change by q / Q before and after that. On the other hand, the estimation from the terminal voltage shows that the SOC directly changes by SOC-SOC- before and after the increase / decrease in the charge amount q. As a result, if the capacity at time is Q,
[0049] [数 4コ f " Idt  [0049] [Equation 4] f "Idt
SOC n - SOCn_x = ~~ = (3) が成立する。 SOCの単位を[%]、電池容量 Qの単位を [Ah]、電流積算値 qの単 位を [C] (= [As] )とすると、 SOC n -SOC n _ x = ~~ = (3) holds. If the unit of SOC is [%], the unit of battery capacity Q is [Ah], and the unit of current accumulated value q is [C] (= [As]),
[0050] [数 5コ となる。このようにして容量演算部 32は、時刻 における電池容量を算出する。算出 された電池容量値 Qは、テーブル更新部 34に送られる。 [0050] [Number 5 It becomes. In this way, the capacity calculator 32 calculates the battery capacity at the time. The calculated battery capacity value Q is sent to the table update unit 34.
[0051] 電池温度と電池容量との関係を表わすテーブルがテーブル格納部 30に格納され ている場合、テーブル更新部 34は、送られてきた電池容量値 Qの算出に用いられ た期間、すなわち時刻 t から時刻 tまでの期間における電池温度の変動が一定の 範囲内であれば、テーブル格納部 30に格納されたテーブルにおいて、そのときの電 池温度に対応する電池容量値を Qで更新する。同様に、電池温度及び充放電電流 レートと電池容量との関係を表わすテーブルがテーブル格納部 30に格納されている 場合、テーブル更新部 34は、送られてきた電池容量値 Qの算出に用いられた期間 における電池温度の変動と充放電電流レートの変動がいずれも一定の範囲内であ れば、テーブル格納部 30に格納されたテーブルにおいて、そのときの電池温度及び 充放電電流レートに対応する電池容量値を Qで更新する。このようにして、劣化など の要因による電池容量の変化があっても、テーブル格納部 30内のテーブルには現 時点での二次電池 11の容量を最もよく表わしている値が格納されることになる。  [0051] When the table representing the relationship between the battery temperature and the battery capacity is stored in the table storage unit 30, the table update unit 34 uses the period, that is, the time used for calculating the battery capacity value Q sent thereto. If the fluctuation of the battery temperature in the period from t to time t is within a certain range, the battery capacity value corresponding to the battery temperature at that time is updated with Q in the table stored in the table storage unit 30. Similarly, when a table indicating the relationship between the battery temperature, the charge / discharge current rate, and the battery capacity is stored in the table storage unit 30, the table update unit 34 is used to calculate the transmitted battery capacity value Q. If the fluctuation of the battery temperature and the fluctuation of the charging / discharging current rate during the specified period are both within a certain range, the table stored in the table storage unit 30 corresponds to the battery temperature and the charging / discharging current rate at that time. Update the battery capacity value with Q. In this way, even if there is a change in battery capacity due to factors such as deterioration, the table in the table storage unit 30 stores the value that best represents the capacity of the secondary battery 11 at the current time. become.
[0052] このようにして第 1の実施形態の SOC推定装置 10は、充放電電流の積算演算によ つて継続的に二次電池 11の SOCを算出し続けるとともに、充電と放電とが切り替わ るタイミングにおいて積算演算で使用される SOC初期値が更新される。さらにこの S OC推定装置 10では、各時点での温度に基づく電池容量 に基づいて、あるいは各 時点での温度及び充放電電流レートに基づく電池容量値に基づいて、積算演算に よる SOC値が計算されるようになっている。これにより、電流積算により SOCを算出 する際の種々の誤差の要因が排除され、任意の時点においてその時点での正確な SOCィ直を知ることができるようになる。  [0052] In this way, the SOC estimation device 10 of the first embodiment continuously calculates the SOC of the secondary battery 11 by the charge / discharge current integration calculation, and switches between charging and discharging. The initial SOC value used in the integration calculation is updated at the timing of Furthermore, the SOC estimation device 10 calculates the SOC value based on the integration calculation based on the battery capacity based on the temperature at each time point or based on the battery capacity value based on the temperature and the charge / discharge current rate at each time point. It has come to be. This eliminates various error factors when calculating SOC through current integration, and makes it possible to know the exact SOC at that point in time.
[0053] 上述した第 1の実施形態の SOC推定装置は、マイクロコンピュータを用いて実装さ れるのが一般的である。その場合、エッジ検出部 25、 SOC値推定部 26、 SOC値演 算部 27、積算演算部 28、リングバッファ 29、テーブル格納部 30、容量推定部 31、 容量演算部 32及びテーブル更新部 34の各機能力 マイクロコンピュータによって実 現される。具体的には、マイクロコンピュータが充放電電流による積算演算と、温度や 充放電電流レートに基づく電池容量の推定を継続して実行するようにしておくととも に、コンパレータなどの波形整形部からの出力信号がマイクロコンピュータのインプッ トキャプチヤ端末に入力するようにしてこの出力信号における立ち上がりエッジ及び 立ち下がりエッジが検出されるようにしておく。そして、エッジを検出した場合にマイク 口コンピュータにおいて割り込みタスクが生成し、 SOC推定値の算出、容量 Qの算出 、テーブルの更新などが実行されるようにすれば、上述した SOC推定装置の機能を 実現すること力 Sでさる。 [0053] The SOC estimation device of the first embodiment described above is generally implemented using a microcomputer. In that case, the edge detection unit 25, the SOC value estimation unit 26, the SOC value calculation unit 27, the integration calculation unit 28, the ring buffer 29, the table storage unit 30, the capacity estimation unit 31, the capacity calculation unit 32, and the table update unit 34 Each functional force Realized by a microcomputer. Specifically, the microcomputer may continue to perform integration calculation based on charge / discharge current and estimation of battery capacity based on temperature and charge / discharge current rate. In addition, an output signal from a waveform shaping unit such as a comparator is input to an input capture terminal of a microcomputer so that a rising edge and a falling edge in the output signal are detected. If an interrupt task is generated in the microphone computer when an edge is detected and the SOC estimation value, capacity Q, table update, etc. are executed, the functions of the SOC estimation device described above can be achieved. Realize power S.
[0054] 以上の処理をマイクロコンピュータに実行させることによって、ソフトウェアによって、 第 1の実施形態の SOC推定装置を構成することができる。  [0054] By causing the microcomputer to execute the above processing, the SOC estimation apparatus of the first embodiment can be configured by software.
[0055] 第 1の実施形態の SOC推定装置 10では、電池温度に基づいて電池容量値を更新 する場合であれば、テーブル格納部 30に格納されるテーブルには、温度に応じた現 時点での電池容量値が格納される。そこで、このテーブルに記載されている電池容 量値のうち、温度の値が劣化判定に適した範囲内に電池容量値を、基準となる値、 あるいは過去におけるそのような温度条件で算出された電池容量 と比較することに よって、劣化による電池の容量低下を判定することが可能になる。温度の値が劣化判 定に適した範囲とは、極端に低温や高温のときなどを除いた、容量劣化の判定に適 切な温度のことを指す。上述したように、テーブルでは、温度を細分化して容量値が 格納されているので、基準となる値あるいは過去における電池容量値との比較は、温 度のそのような細分化されたものごとに行われる。基準となる値は、例えば、電池の製 造事業者が、温度条件とともに定めればよい。過去の値との比較による場合には、例 えば、容量が最初の値の何%以下になったら劣化と判定する、というように、しきい値 を定めておけばよい。  [0055] In the SOC estimation device 10 of the first embodiment, if the battery capacity value is updated based on the battery temperature, the table stored in the table storage unit 30 has a current value corresponding to the temperature. The battery capacity value of is stored. Therefore, out of the battery capacity values listed in this table, the battery capacity value is calculated within the range suitable for deterioration judgment, and the battery capacity value is calculated based on the reference value or such temperature conditions in the past. By comparing with the battery capacity, it is possible to determine the battery capacity decrease due to deterioration. The range in which the temperature value is suitable for determining deterioration refers to the temperature suitable for determining capacity deterioration, except when the temperature is extremely low or high. As described above, since the table stores the capacity value by subdividing the temperature, the comparison with the reference value or the past battery capacity value is performed for each subdivided temperature. Done. The reference value may be determined by the battery manufacturer together with the temperature condition, for example. In the case of comparison with past values, for example, a threshold value may be set such that, for example, when the capacity falls below what percentage of the initial value, it is determined that the capacity has deteriorated.
[0056] 同様に、第 1の実施形態の SOC推定装置 10では、電池温度及び充放電電流レー トに基づ!/、て電池容量値を更新する場合であれば、テーブル格納部 30に格納され るテーブルには、温度及び充放電電流レートに応じた現時点での電池容量値が格 納される。そこで、テーブルに記載されている電池容量値のうち、温度及び充放電電 流レートの値が劣化判定に適した範囲内に電池容量値を、基準となる値、あるいは 過去におけるそのような温度及び充放電電流レートの条件で算出された電池容量値 と比較することによって、劣化による電池の容量低下を判定することが可能になる。温 度及び充放電電流レートの値が劣化判定に適した範囲とは、極端に低温や高温のと きゃ充放電電流レートが極端に大きレ、ときなどを除!/ヽた、容量劣化の判定に適切な 温度及び充放電電流レートのことを指す。上述したように、テーブルでは、温度及び 充放電電流レートを細分化して容量値が格納されてレ、るので、基準となる値あるいは 過去における電池容量値との比較は、温度及び充放電電流レートのそのような細分 化されたものごとに行われる。基準となる値は、例えば、電池の製造事業者が、温度 及び充放電電流レートの条件とともに定めればよい。過去の値との比較による場合に は、例えば、容量が最初の値の何%以下になったら劣化と判定する、というように、し きレヽ値を定めておけばよ!/、。 [0056] Similarly, in the SOC estimation apparatus 10 of the first embodiment, if the battery capacity value is updated based on the battery temperature and the charge / discharge current rate, it is stored in the table storage unit 30. In the table, the current battery capacity value according to the temperature and the charge / discharge current rate is stored. Therefore, out of the battery capacity values described in the table, the battery capacity value is set within a range where the temperature and charge / discharge current rate values are suitable for deterioration determination, and the reference value, or such temperature and By comparing with the battery capacity value calculated under the condition of the charge / discharge current rate, it is possible to determine the battery capacity decrease due to deterioration. Warm The range in which the value of the charging / discharging current rate is suitable for the deterioration judgment is to judge the capacity deterioration by excluding the case where the charging / discharging current rate is extremely large at extremely low or high temperatures. Refers to the appropriate temperature and charge / discharge current rate. As described above, the table stores the capacity value by subdividing the temperature and the charge / discharge current rate. Therefore, the comparison with the reference value or the battery capacity value in the past can be performed by comparing the temperature and the charge / discharge current rate. For each such subdivision. The reference value may be determined by the battery manufacturer together with the temperature and charge / discharge current rate conditions, for example. When comparing with past values, for example, if the capacity falls below what percentage of the initial value, it is determined that the capacity has deteriorated.
[0057] このように上述した SOC推定装置は、二次電池の劣化を判定する劣化判定装置と しても使用できることになる。図 5は、第 2の実施形態に基づぐ二次電池の劣化を判 定する機能を備えた SOC推定装置を示している。図 5に示す SOC推定装置 40は、 図 3に示す SOC推定装置と同様のものである力 SOC推定装置内に、テーブル格 納部 30に格納されるテーブルを参照しテーブル内の値と基準となる値とを比較する 劣化判定を実際に行う劣化判定部 41を備えている点で図 3に示すものと異なってい る。劣化判定部 41は、劣化判定の結果を外部に出力する。  As described above, the SOC estimation device described above can also be used as a deterioration determination device that determines the deterioration of the secondary battery. FIG. 5 shows a SOC estimation device having a function of determining deterioration of a secondary battery based on the second embodiment. The SOC estimation device 40 shown in FIG. 5 refers to the values stored in the table storage unit 30 in the force SOC estimation device similar to the SOC estimation device shown in FIG. 3 is different from that shown in Fig. 3 in that it includes a deterioration determination unit 41 that actually performs deterioration determination. The deterioration determination unit 41 outputs the result of deterioration determination to the outside.
[0058] 第 2の実施形態の別の構成では、テーブル格納部 30に格納されるテーブルには 過去に計算された容量値も格納されるようにして、劣化判定部 41は、そのテープノレ 内の過去の容量値と今回求められた容量値とを比較するようにしてもよい。  In another configuration of the second embodiment, the table stored in the table storage unit 30 stores the capacity value calculated in the past, and the deterioration determination unit 41 You may make it compare the past capacitance value and the capacitance value calculated | required this time.
[0059] 以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定 されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理 解し得る様々な変更をすることができる。  [0059] While the present invention has been described with reference to the exemplary embodiments, the present invention is not limited to the above exemplary embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention.
[0060] 本発明のさらに別の様相によれば、 SOC推定方法は、具体的には、二次電池の充 放電電流を監視して継続的に積算して第 1の積算値を求め、第 1の積算値を二次電 池の容量値で除算した結果を SOC初期値に加算することにより、第 1の SOC値を継 続的に算出する段階と、二次電池の温度を検出し、温度と二次電池の容量値との関 係を示したテーブルを参照して検出された温度に対応する現在の第 1の容量値を求 め、第 1の容量値によって、第 1の SOC値の算出に用いる二次電池の容量値を随時 更新する段階と、二次電池における充電と放電とが切り替わるタイミングを検出し、そ のタイミングにおいて、そのタイミングでの二次電池の端子電圧を求め、端子電圧に 基づいて第 2の SOC値を求める段階と、第 2の SOC値を求めるたびに、 SOC初期値 をその第 2の SOC値で更新して第 1の積算値の積算演算を再開始させる段階と、過 去に求めた第 2の SOC値と今回求めた第 2の SOC値との差と、差に対応する時間間 隔における充放電電流の積算値とから、二次電池についての現在の第 2の容量値を 求め、差に対応する温度に関してテーブル中の容量値を第 2の容量値で更新する段 階と、を有する。 [0060] According to still another aspect of the present invention, the SOC estimation method specifically monitors the charge / discharge current of the secondary battery, continuously integrates it to obtain the first integrated value, By adding the result of dividing the integrated value of 1 by the capacity value of the secondary battery to the initial SOC value, the first SOC value is calculated continuously, the temperature of the secondary battery is detected, The current first capacity value corresponding to the detected temperature is obtained by referring to a table showing the relationship between the temperature and the capacity value of the secondary battery, and the first SOC value is determined by the first capacity value. The capacity value of the secondary battery used to calculate The update stage and the timing at which the charging and discharging of the secondary battery are switched are detected, and at that timing, the terminal voltage of the secondary battery at that timing is obtained, and the second SOC value is obtained based on the terminal voltage. Each time the second SOC value is calculated, the initial SOC value is updated with the second SOC value, and the integration operation of the first integrated value is restarted. The current second capacity value of the secondary battery is obtained from the difference between the SOC value and the second SOC value obtained this time and the integrated charge / discharge current value at the time interval corresponding to the difference. And updating the capacity value in the table with the second capacity value for the corresponding temperature.
[0061] 本発明のまたさらに別の様相によれば、 SOC推定方法は、具体的には、二次電池 の充放電電流を監視して継続的に積算して第 1の積算値を求め、第 1の積算値を二 次電池の容量値で除算した結果を SOC初期値に加算することにより、第 1の SOC値 を継続的に算出する段階と、二次電池の温度及び充放電電流レートを検出し、温度 及び充放電電流レートと二次電池の容量値との関係を示したテーブルを参照して検 出された温度及び充放電電流レートに対応する現在の第 1の容量値を求め、第 1の 容量値によって、第 1の SOC値の算出に用いる二次電池の容量値を随時更新する 段階と、二次電池における充電と放電とが切り替わるタイミングを検出し、そのタイミン グにおいて、そのタイミングでの二次電池の端子電圧を求め、端子電圧に基づいて 第 2の SOC値を求める段階と、第 2の SOC値を求めるたびに、 SOC初期値をその第 2の SOC値で更新して第 1の積算値の積算演算を再開始させる段階と、過去に求め た第 2の SOC値と今回求めた第 2の SOC値との差と、差に対応する時間間隔におけ る充放電電流の積算値とから、二次電池についての現在の第 2の容量値を求め、差 に対応する温度及び充放電電流レートに関してテーブル中の容量値を第 2の容量 値で更新する段階と、を有する。  [0061] According to yet another aspect of the present invention, the SOC estimation method specifically monitors the charge / discharge current of the secondary battery and continuously integrates to obtain the first integrated value, By adding the result of dividing the first integrated value by the capacity value of the secondary battery to the initial SOC value, the first SOC value is continuously calculated, and the temperature and charge / discharge current rate of the secondary battery The current first capacity value corresponding to the detected temperature and charge / discharge current rate is obtained by referring to a table showing the relationship between the temperature and charge / discharge current rate and the secondary battery capacity value. The stage of updating the capacity value of the secondary battery used to calculate the first SOC value from time to time based on the first capacity value and the timing at which charging and discharging of the secondary battery are switched are detected. Obtain the terminal voltage of the secondary battery at that timing and based on the terminal voltage Calculating the second SOC value, updating the initial SOC value with the second SOC value each time the second SOC value is calculated, and restarting the integration operation of the first integrated value; Based on the difference between the second SOC value obtained in the past and the second SOC value obtained this time, and the integrated value of the charge / discharge current in the time interval corresponding to the difference, the current second value for the secondary battery is obtained. And determining the capacity value in the table with the second capacity value for the temperature and charge / discharge current rate corresponding to the difference.
[0062] この出願は、 2006年 8月 29日に出願された日本国特許出願:特願 2006— 2321 61を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 [0062] This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2006-2321 61 filed on Aug. 29, 2006, the entire disclosure of which is incorporated herein.

Claims

請求の範囲  The scope of the claims
[1] 二次電池の soc値を推定する soc推定方法であって、  [1] A soc estimation method for estimating a soc value of a secondary battery,
前記二次電池の充放電電流を監視して継続的に積算して第 1の積算値を求め、前 記二次電池の容量値を示すテーブルを参照して前記二次電池の容量値を取得し、 前記第 1の積算値を前記取得した容量値で除算した結果を SOC初期値に加算する ことにより、第 1の SOC値を継続的に算出することと、  The charge / discharge current of the secondary battery is monitored and continuously integrated to obtain the first integrated value, and the secondary battery capacity value is obtained with reference to the table showing the secondary battery capacity value. Continuously calculating the first SOC value by adding the result obtained by dividing the first integrated value by the obtained capacitance value to the SOC initial value;
前記二次電池における充電と放電とが切り替わるタイミングを検出し、該タイミング において、該タイミングでの前記二次電池の端子電圧を求め、前記端子電圧に基づ A timing at which charging and discharging of the secondary battery are switched is detected, and at this timing, a terminal voltage of the secondary battery at the timing is obtained, and the terminal voltage is determined based on the terminal voltage.
V、て第 2の SOC値を求めることと、 V, determining the second SOC value,
過去に求めた第 2の SOC値と今回求めた第 2の SOC値との差と、前記差に対応す る時間間隔における前記充放電電流の積算値とから、前記二次電池についての現 在の第 2の容量値を求め、前記テーブル中の容量値を前記第 2の容量値で更新する ことと、  Based on the difference between the second SOC value obtained in the past and the second SOC value obtained this time, and the integrated value of the charge / discharge current in the time interval corresponding to the difference, a current value for the secondary battery is obtained. Determining a second capacity value of the table and updating the capacity value in the table with the second capacity value;
を有する、 SOC推定方法。  SOC estimation method.
[2] 二次電池の SOC値を推定する SOC推定方法であって、 [2] A SOC estimation method for estimating a SOC value of a secondary battery,
前記二次電池の充放電電流を監視して継続的に積算して第 1の積算値を求め、前 記第 1の積算値を前記二次電池の容量値で除算した結果を SOC初期値に加算する ことにより、第 1の SOC値を継続的に算出することと、  The charging / discharging current of the secondary battery is monitored and continuously integrated to obtain the first integrated value, and the result of dividing the first integrated value by the capacity value of the secondary battery is used as the initial SOC value. By adding, continuously calculating the first SOC value,
前記二次電池の温度を検出し、温度と前記二次電池の容量直との関係を示したテ 一ブルを参照して前記検出された温度に対応する現在の第 1の容量値を求め、前記 第 1の容量値によって、前記第 1の SOC値の算出に用いる前記二次電池の容量値 を随時更新することと、  The temperature of the secondary battery is detected, and a current first capacity value corresponding to the detected temperature is obtained by referring to a table showing a relationship between the temperature and the capacity of the secondary battery. Updating the capacity value of the secondary battery used for calculating the first SOC value from time to time by the first capacity value;
前記二次電池における充電と放電とが切り替わるタイミングを検出し、該タイミング において、該タイミングでの前記二次電池の端子電圧を求め、前記端子電圧に基づ A timing at which charging and discharging of the secondary battery are switched is detected, and at this timing, a terminal voltage of the secondary battery at the timing is obtained, and the terminal voltage is determined based on the terminal voltage.
V、て第 2の SOC値を求めることと、 V, determining the second SOC value,
前記第 2の SOC値を求めるたびに、前記 SOC初期値をその求められた第 2の SO C値で更新して前記第 1の積算値の積算演算を再開始させることと、  Each time the second SOC value is determined, the SOC initial value is updated with the determined second SOC value, and the integration calculation of the first integration value is restarted;
過去に求めた第 2の SOC値と今回求めた第 2の SOC値との差と、前記差に対応す る時間間隔における前記充放電電流の積算値とから、前記二次電池についての現 在の第 2の容量値を求め、前記差に対応する前記温度に関して前記テーブル中の 容量値を前記第 2の容量値で更新することと、 The difference between the second SOC value obtained in the past and the second SOC value obtained this time and the difference A current second capacity value for the secondary battery is obtained from an integrated value of the charging / discharging current at a predetermined time interval, and the capacity value in the table is calculated for the temperature corresponding to the difference. Updating with capacity values,
を有する、 SOC推定方法。  SOC estimation method.
[3] 二次電池の SOC値を推定する SOC推定方法であって、 [3] A SOC estimation method for estimating the SOC value of a secondary battery,
前記二次電池の充放電電流を監視して継続的に積算して第 1の積算値を求め、前 記第 1の積算値を前記二次電池の容量値で除算した結果を SOC初期値に加算する ことにより、第 1の SOC値を継続的に算出することと、  The charging / discharging current of the secondary battery is monitored and continuously integrated to obtain the first integrated value, and the result of dividing the first integrated value by the capacity value of the secondary battery is used as the initial SOC value. By adding, continuously calculating the first SOC value,
前記二次電池の温度と充放電電流レートとを検出し、温度及び充放電電流レートと 前記二次電池の容量値との関係を示したテーブルを参照して前記検出された温度 及び充放電電流レートに対応する現在の第 1の容量値を求め、前記第 1の容量値に よって、前記第 1の SOC値の算出に用いる前記二次電池の容量値を随時更新する ことと、  The temperature and charge / discharge current rate of the secondary battery are detected, and the detected temperature and charge / discharge current are referenced with reference to a table showing the relationship between the temperature and charge / discharge current rate and the capacity value of the secondary battery. Obtaining a current first capacity value corresponding to a rate, and updating the capacity value of the secondary battery used for calculating the first SOC value from time to time by the first capacity value;
前記二次電池における充電と放電とが切り替わるタイミングを検出し、該タイミング において、該タイミングでの前記二次電池の端子電圧を求め、前記端子電圧に基づ A timing at which charging and discharging of the secondary battery are switched is detected, and at this timing, a terminal voltage of the secondary battery at the timing is obtained, and the terminal voltage is determined based on the terminal voltage.
V、て第 2の SOC値を求めることと、 V, determining the second SOC value,
前記第 2の SOC値を求めるたびに、前記 SOC初期値をその求められた第 2の SO C値で更新して前記第 1の積算値の積算演算を再開始させることと、  Each time the second SOC value is determined, the SOC initial value is updated with the determined second SOC value, and the integration calculation of the first integration value is restarted;
過去に求めた第 2の SOC値と今回求めた第 2の SOC値との差と、前記差に対応す る時間間隔における前記充放電電流の積算値とから、前記二次電池についての現 在の第 2の容量値を求め、前記差に対応する前記温度及び充放電電流レートに関し て前記テーブル中の容量値を前記第 2の容量値で更新することと、  Based on the difference between the second SOC value obtained in the past and the second SOC value obtained this time, and the integrated value of the charge / discharge current in the time interval corresponding to the difference, a current value for the secondary battery is obtained. Updating the capacity value in the table with the second capacity value for the temperature and charge / discharge current rate corresponding to the difference;
を有する、 SOC推定方法。  SOC estimation method.
[4] 前記二次電池の充放電電流量に応じて前記第 2の SOC値を補正することを有する[4] The second SOC value is corrected according to a charge / discharge current amount of the secondary battery.
、請求項 1乃至 3のいずれか 1項に記載の SOC推定方法。 The SOC estimation method according to any one of claims 1 to 3.
[5] 前記テーブルにおける更新された容量値に基づいて、前記二次電池の劣化を判 定することを有する、請求項 1乃至 4のいずれ力、 1項に記載の SOC推定方法。 5. The SOC estimation method according to any one of claims 1 to 4, further comprising: determining deterioration of the secondary battery based on the updated capacity value in the table.
[6] 前記二次電池がリチウムイオン二次電池である、請求項 1乃至 5のいずれか 1項に 記載の SOC推定方法。 [6] In any one of claims 1 to 5, wherein the secondary battery is a lithium ion secondary battery. The SOC estimation method described.
[7] 二次電池の容量の劣化を推定する劣化判定方法であって、 [7] A degradation determination method for estimating degradation of the capacity of a secondary battery,
前記二次電池における充電と放電とが切り替わるタイミングを検出し、該タイミング において、該タイミングでの前記二次電池の端子電圧を求め、前記端子電圧に基づ V、て SOC値を求めることと、  Detecting a timing at which charging and discharging in the secondary battery are switched, obtaining a terminal voltage of the secondary battery at the timing, obtaining a SOC value based on the terminal voltage, V, and
過去に求めた SOC値と今回求めた SOC値との差と、前記差に対応する時間間隔 における前記充放電電流の積算値とから、前記二次電池についての現在の容量値 を求め、前記二次電池の条件と前記二次電池の容量値との関係を示すテーブルの 内容を前記現在の容量値で更新することと、  Based on the difference between the SOC value obtained in the past and the SOC value obtained this time and the integrated value of the charge / discharge current at the time interval corresponding to the difference, a current capacity value for the secondary battery is obtained, and the two Updating the contents of the table showing the relationship between the condition of the secondary battery and the capacity value of the secondary battery with the current capacity value;
前記テーブルにおける更新された容量値を、基準となる値または過去の容量値と 比較することにより、前記二次電池の劣化を判定することと、  Determining the deterioration of the secondary battery by comparing the updated capacity value in the table with a reference value or a past capacity value;
を有する、劣化判定方法。  A method for determining deterioration.
[8] 二次電池の SOC値を推定する SOC推定装置であって、  [8] A SOC estimation device for estimating the SOC value of a secondary battery,
温度と前記二次電池の容量値との関係を示すテーブルと、  A table showing the relationship between the temperature and the capacity value of the secondary battery;
前記二次電池における充放電電流を検出する電流検出手段と、  Current detection means for detecting a charge / discharge current in the secondary battery;
前記二次電池の端子電圧を検出する電圧測定手段と、  Voltage measuring means for detecting a terminal voltage of the secondary battery;
検出された前記充放電電流に基づき、前記充放電電流を継続的に積算して第 1の 積算値を求める積算演算手段と、  Based on the detected charge / discharge current, an integration calculation means for continuously integrating the charge / discharge current to obtain a first integrated value;
前記二次電池の温度を検出する温度計測手段と、  Temperature measuring means for detecting the temperature of the secondary battery;
前記温度計測手段で検出された温度に基づいて前記テーブルを参照し前記二次 電池の容量値を取得する容量推定手段と、  Capacity estimating means for obtaining a capacity value of the secondary battery by referring to the table based on the temperature detected by the temperature measuring means;
前記第 1の積算値を前記容量推定手段で取得した容量値で除算した結果を SOC 初期値に加算することにより、第 1の SOC値を継続的に算出する SOC値演算手段と 前記電流検出手段の出力に基づき、前記二次電池における充電と放電とが切り替 わるタイミングを検出するタイミング検出手段と、  SOC value calculating means for continuously calculating the first SOC value by adding the result obtained by dividing the first integrated value by the capacity value acquired by the capacity estimating means to the SOC initial value; and the current detecting means Timing detection means for detecting the timing at which charging and discharging of the secondary battery are switched based on the output of
検出された前記タイミングにおける前記端子電圧に基づいて第 2の SOC値を求め る SOC値推定手段と、 過去に求めた第 2の SOC値と今回求めた第 2の SOC値との差と、前記差に対応す る時間間隔における前記充放電電流の積算値とから、前記二次電池の現在の容量 値を求める容量演算手段と、 SOC value estimating means for obtaining a second SOC value based on the detected terminal voltage at the detected timing; Based on the difference between the second SOC value obtained in the past and the second SOC value obtained this time, and the integrated value of the charge / discharge current in the time interval corresponding to the difference, the current capacity of the secondary battery is calculated. Capacity calculating means for obtaining a value;
検出された温度と前記容量演算手段で算出された容量直とに基づいて前記テープ ルを更新するテーブル更新手段と、  Table updating means for updating the table based on the detected temperature and the capacity straight calculated by the capacity calculating means;
を有し、  Have
前記第 2の SOC値を求めるたびに、前記 SOC初期値をその求めた第 2の SOC値 で更新して前記第 1の積算値の積算演算が再開始される、 SOC推定装置。  The SOC estimation device, wherein each time the second SOC value is obtained, the SOC initial value is updated with the obtained second SOC value, and the integration operation of the first integration value is restarted.
二次電池の SOC値を推定する SOC推定装置であって、  A SOC estimation device for estimating the SOC value of a secondary battery,
温度及び前記二次電池の充放電電流レートと前記二次電池の容量値との関係を 示すテーブルと、  A table showing the relationship between the temperature and the charge / discharge current rate of the secondary battery and the capacity value of the secondary battery;
前記二次電池における充放電電流を検出する電流検出手段と、  Current detection means for detecting a charge / discharge current in the secondary battery;
前記二次電池の端子電圧を検出する電圧測定手段と、  Voltage measuring means for detecting a terminal voltage of the secondary battery;
検出された前記充放電電流に基づき、前記充放電電流を継続的に積算して第 1の 積算値を求める積算演算手段と、  Based on the detected charge / discharge current, an integration calculation means for continuously integrating the charge / discharge current to obtain a first integrated value;
前記二次電池の温度を検出する温度計測手段と、  Temperature measuring means for detecting the temperature of the secondary battery;
前記温度計測手段で検出された温度及び前記二次電池の検出された充放電電流 レートに基づいて前記テーブルを参照し前記二次電池の容量値を取得する容量推 定手段と、  Capacity estimation means for obtaining a capacity value of the secondary battery by referring to the table based on the temperature detected by the temperature measuring means and the charge / discharge current rate detected by the secondary battery;
前記第 1の積算値を前記容量推定手段で取得した容量値で除算した結果を SOC 初期値に加算することにより、第 1の SOC値を継続的に算出する SOC値演算手段と 前記電流検出手段の出力に基づき、前記二次電池における充電と放電とが切り替 わるタイミングを検出するタイミング検出手段と、  SOC value calculating means for continuously calculating the first SOC value by adding the result obtained by dividing the first integrated value by the capacity value acquired by the capacity estimating means to the SOC initial value; and the current detecting means Timing detection means for detecting the timing at which charging and discharging of the secondary battery are switched based on the output of
検出された前記タイミングにおける前記端子電圧に基づいて第 2の SOC値を求め る SOC値推定手段と、  SOC value estimating means for obtaining a second SOC value based on the detected terminal voltage at the detected timing;
過去に求めた第 2の SOC値と今回求めた第 2の SOC値との差と、前記差に対応す る時間間隔における前記充放電電流の積算値とから、前記二次電池の現在の容量 値を求める容量演算手段と、 Based on the difference between the second SOC value obtained in the past and the second SOC value obtained this time, and the integrated value of the charge / discharge current in the time interval corresponding to the difference, the current capacity of the secondary battery is calculated. Capacity calculating means for obtaining a value;
前記検出された温度及び充放電電流レートと前記容量演算手段で算出された容 量値とに基づいて前記テーブルを更新するテーブル更新手段と、  Table updating means for updating the table based on the detected temperature and charge / discharge current rate and the capacity value calculated by the capacity calculating means;
を有し、  Have
前記第 2の SOC値を求めるたびに、前記 SOC初期値をその求めた第 2の SOC値 で更新して前記第 1の積算値の積算演算が再開始される、 SOC推定装置。  The SOC estimation device, wherein each time the second SOC value is obtained, the SOC initial value is updated with the obtained second SOC value, and the integration operation of the first integration value is restarted.
[10] 前記テーブルにおける更新された容量値に基づいて、前記二次電池の劣化を判 定する段階を有する、請求項 8または 9に記載の SOC推定装置。 10. The SOC estimation device according to claim 8, further comprising a step of determining deterioration of the secondary battery based on the updated capacity value in the table.
[11] 請求項 8乃至 10のいずれか 1項に記載の SOC推定装置と、 [11] The SOC estimation device according to any one of claims 8 to 10,
前記 SOC推定装置によって SOC値が推定される二次電池と、  A secondary battery whose SOC value is estimated by the SOC estimation device;
を有する、バッテリパック。  Having a battery pack.
[12] 二次電池の劣化を判定する劣化判定装置であって、 [12] A deterioration determination device for determining deterioration of a secondary battery,
前記二次電池の条件と前記二次電池の容量値との関係を示すテーブルと、 前記二次電池における充放電電流を検出する電流検出手段と、  A table showing a relationship between the condition of the secondary battery and the capacity value of the secondary battery; current detection means for detecting a charge / discharge current in the secondary battery;
前記二次電池の端子電圧を検出する電圧測定手段と、  Voltage measuring means for detecting a terminal voltage of the secondary battery;
前記電流検出手段の出力に基づき、前記二次電池における充電と放電とが切り替 わるタイミングを検出するタイミング検出手段と、  Timing detection means for detecting timing at which charging and discharging in the secondary battery are switched based on the output of the current detection means;
検出された前記タイミングにおける前記端子電圧に基づいて SOC値を求める SOC 値推定手段と、  SOC value estimating means for obtaining a SOC value based on the detected terminal voltage at the detected timing;
過去に求めた SOC値と今回求めた SOC値との差と、前記差に対応する時間間隔 における前記充放電電流の積算値とから、前記二次電池の現在の容量値を求める 容量演算手段と、  A capacity calculating means for obtaining a current capacity value of the secondary battery from a difference between the SOC value obtained in the past and the SOC value obtained this time, and an integrated value of the charge / discharge current at a time interval corresponding to the difference; ,
前記容量演算手段で算出された容量値に基づいて前記テーブルを更新するテー ブル更新手段と、  Table updating means for updating the table based on the capacity value calculated by the capacity calculating means;
前記テーブルにおける更新された容量値を、基準となる値または過去の容量値と 比較することにより、前記二次電池の劣化を判定する判定手段と、  Determination means for determining deterioration of the secondary battery by comparing the updated capacity value in the table with a reference value or a past capacity value;
を有する、劣化判定装置。  A deterioration determination device.
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